大型精密儀器在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)踐與探索
——以海洋科學(xué)專業(yè)為例

廖日權(quán),張艷軍,趙 森，黃海方

(北部灣大學(xué)海洋學(xué)院，廣西 欽州 535000)

近年來(lái)，高等學(xué)校的發(fā)展越來(lái)越受到國(guó)家的支持。國(guó)家和社會(huì)各界將財(cái)力、物力持續(xù)投入使得高校的大型精密儀器設(shè)備數(shù)量和總值都有了大幅度的增加。實(shí)際工作中，大型精密儀器存在著為科研服務(wù)、使用效率低下、維護(hù)費(fèi)用高等問(wèn)題，不能很好地服務(wù)教學(xué)。當(dāng)前，海洋科學(xué)專業(yè)本科教育中儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較普遍存在著以下問(wèn)題：(1)課時(shí)少、儀器數(shù)量少、學(xué)生多、理論抽象、學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)少；(2)教學(xué)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新，片面強(qiáng)調(diào)課程自身理論體系的系統(tǒng)性和完整性，綜合設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練環(huán)節(jié)薄弱；(3)實(shí)驗(yàn)教材通容性不強(qiáng)，不能很好地適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)下海洋科技發(fā)展的需要。

根據(jù)我校海洋科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，要求學(xué)生必須具備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、目標(biāo)制定、結(jié)果預(yù)測(cè)、現(xiàn)象分析、數(shù)據(jù)處理等能力，大型精密儀器是培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的必備工具[1]。針對(duì)以上存在的問(wèn)題，在有限的經(jīng)費(fèi)和儀器設(shè)備情況下，將簡(jiǎn)單、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展為綜合實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮大型精密儀器的效能，使之更有效地服務(wù)于學(xué)校的科學(xué)研究與人才培養(yǎng)，是大型精密儀器設(shè)備在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)重要課題。本文就本校海洋科學(xué)專業(yè)大型精密儀器現(xiàn)狀進(jìn)行分析，探討大型精密儀器在海洋科學(xué)專業(yè)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮效益的主要因素[1-5]，從管理體制與運(yùn)行機(jī)制、實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍、儀器實(shí)踐管理等方面探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的措施[6-10]，激發(fā)老師教學(xué)熱情和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，不斷提高精密儀器使用水平和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出更多的具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的海洋專業(yè)“卓越工程師”。

1 大型精密儀器設(shè)備的現(xiàn)狀

1.1 設(shè)備運(yùn)行情況

據(jù)統(tǒng)計(jì)，學(xué)院通過(guò)各種平臺(tái)和經(jīng)費(fèi)購(gòu)買的大型儀器金額超過(guò)3000萬(wàn)元。學(xué)院現(xiàn)有75臺(tái)( 套) 大型精密儀器設(shè)備中均能夠正常運(yùn)行，運(yùn)行機(jī)時(shí)平均每臺(tái)儀器每周運(yùn)行20.6小時(shí)，達(dá)不到每年額定的 800小時(shí)有效機(jī)時(shí)數(shù)，相當(dāng)一部分大型精密儀器設(shè)備利用率較低、功能得不到充分利用。

1.2 大型精密儀器在教學(xué)中應(yīng)用

學(xué)院現(xiàn)有本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性和綜合性為主，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)較少。實(shí)際教學(xué)中，儀器分析實(shí)驗(yàn)中利用大型精密儀器進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)少，涉及大型儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)以講解為主，實(shí)際操作較少，無(wú)創(chuàng)新操作。

2 大型精密儀器不能在教學(xué)中有效發(fā)揮效益的主要因素

在現(xiàn)有的精密儀器中，學(xué)校也存在著儀器專用，共享程度低，利用率不高等情況[7-9]。實(shí)際情況中，大型精密儀器還是主要用于科研實(shí)驗(yàn)，使用對(duì)象仍主要是團(tuán)隊(duì)科研老師，本科生少有機(jī)會(huì)接觸精密儀器，更談不上應(yīng)用于本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)。究其原因，主要還是很多學(xué)校在一定程度上不夠重視精密儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用，缺少開放的管理辦法，沒(méi)有從根本上解決這個(gè)問(wèn)題。

2.1 管理體制與運(yùn)行機(jī)制不相適應(yīng)

現(xiàn)有的精密儀器承擔(dān)著學(xué)校和科研機(jī)構(gòu)的重要科研任務(wù)，首要任務(wù)是滿足科研工作；其次，經(jīng)費(fèi)來(lái)源不同，大型精密儀器設(shè)備的購(gòu)置用途也不統(tǒng)一，較多課題組和團(tuán)隊(duì)購(gòu)買的儀器不共享，因此現(xiàn)實(shí)的情況只能是課題組或團(tuán)隊(duì)從本單位利益出發(fā)，不愿花力量使精密儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，導(dǎo)致大型儀器管理宏觀調(diào)控不夠，缺乏競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制的問(wèn)題等。再者，由于設(shè)備處、國(guó)資處、科技處、各二級(jí)學(xué)院都是大型精密儀器的管理部門，各部門多頭管理，制度落實(shí)不到位，管理人員無(wú)法及時(shí)適應(yīng)相應(yīng)的管理，儀器經(jīng)常出問(wèn)題，不能正常使用，更不能很好地進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

2.2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍穩(wěn)定性有待提高

現(xiàn)代大型精密儀器設(shè)備專業(yè)化、自動(dòng)化程度比較高，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的要求也在提高。實(shí)際工作中，高校實(shí)驗(yàn)室人員主要是以碩士研究生為主，平時(shí)的常規(guī)化工作較多，缺乏創(chuàng)新性的成果，因此在師資培訓(xùn)、職稱晉升、待遇等方面不能獲得很好的支持。因此實(shí)際工作中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在本職工作中不深入研究精密儀器的使用方法，甚者有些會(huì)看不到希望而轉(zhuǎn)崗，這些導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員崗位很不穩(wěn)定，儀器運(yùn)行不順暢。其次，學(xué)校管理部門對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)不夠重視，簡(jiǎn)單地把實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員分為工勤人員，挫傷了他們的工作積極性，使實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的技術(shù)潛力得不到挖掘，影響了大型精密儀器對(duì)本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用。

2.3 大型精密儀器管理方式不全面

目前，大多數(shù)的高校采用網(wǎng)上系統(tǒng)對(duì)儀器使用進(jìn)行管理，能很好地實(shí)現(xiàn)儀器操作和信息管理，很大程度提高了儀器的使用效率。但是，大多數(shù)高校仍然采用傳統(tǒng)的人工管理方式對(duì)大型精密儀器設(shè)備檔案、操作方式、維護(hù)方法和人員培訓(xùn)等方面進(jìn)行管理，管理手段相對(duì)落后，影響了大型精密儀器設(shè)備的使用效率。

2.4 觀念轉(zhuǎn)變不足

隨著高等教育的發(fā)展，人們也越來(lái)越重視本科教學(xué)，也更樂(lè)意把資源用于教學(xué)上。但實(shí)際中還是有相當(dāng)一部分老師和個(gè)人對(duì)大型精密儀器設(shè)備的運(yùn)行管理認(rèn)識(shí)不夠，還是認(rèn)為大型精密儀器設(shè)備專業(yè)性較強(qiáng)，使用面較窄，怕本科生實(shí)驗(yàn)使用后容易搞壞儀器而不能及時(shí)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。甚至認(rèn)為只有高精尖的科研項(xiàng)目才能使用大型精密儀器，本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)仍停留在基本認(rèn)識(shí)面。再者，實(shí)際教學(xué)中，同一門課有不同的實(shí)驗(yàn)教師，老師根據(jù)自己的教育水平和經(jīng)歷選做不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，但由于精密儀器使用復(fù)雜，而本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)少，實(shí)驗(yàn)教師更愿意偏向傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，不使用精密儀器進(jìn)行本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3 大型精密儀器在本科實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中的探索

培養(yǎng)高水平的本科人才，大型精密儀器必須參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái)。鑒于本科實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題，我們?cè)趯?shí)際的教學(xué)中進(jìn)行了大型精密儀器改革的探索。

3.1 強(qiáng)化大型精密儀器在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的意識(shí)

高教大計(jì)、本科為本，本科不牢、地動(dòng)山搖。大型精密儀器的使用和掌握是提升本科生專業(yè)技能的重要方法和途徑，也是培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題能力的重要方式，因此我們的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大型精密儀器的使用應(yīng)放在實(shí)驗(yàn)專業(yè)人才培養(yǎng)的重要地位。實(shí)際教學(xué)工作中，我們認(rèn)為現(xiàn)在高校應(yīng)強(qiáng)化大型精密儀器在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的意識(shí)，無(wú)論是大型儀器管理的機(jī)制，還是人才培養(yǎng)方案，或者是課程設(shè)置、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置都應(yīng)當(dāng)樹立一種以大型精密儀器為抓手進(jìn)行本科人才培養(yǎng)。只有用好大型精密儀器，突出教學(xué)重點(diǎn)，協(xié)調(diào)發(fā)展，緊密圍繞學(xué)校發(fā)展目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)特色學(xué)科，才能保證我們培養(yǎng)的本科人才是適合時(shí)代的需求和社會(huì)發(fā)展的卓越人才。在具體的工作中，要加大精密儀器在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的意識(shí)宣傳，同時(shí)量化一定的大型精密儀器應(yīng)用本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)，然后將大型精密儀器在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的利用率和使用效益作為二級(jí)單位院系實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理工作的主要考核指標(biāo)之一，這樣將大大提高二級(jí)單位將大型精密儀器應(yīng)用本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的機(jī)時(shí)比例；同時(shí)，可以提高本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用大型精密儀器的課時(shí)和績(jī)效，把教學(xué)的地位與科研等同，這樣老師和團(tuán)隊(duì)將積極配合大型精密儀器在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用。

3.2 改革大型精密儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力以及學(xué)生對(duì)自身能力培養(yǎng)的需求不同，本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)開設(shè)了3種不同層次的實(shí)驗(yàn)課程[9]。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課 (1)基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課；(2)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課；(3) -綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課?；A(chǔ)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生的基本學(xué)習(xí)能力，無(wú)法滿足學(xué)生對(duì)科學(xué)探索的渴望。因此，在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除了提高大型精密儀器在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的意識(shí)，我們應(yīng)加大綜合設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，從根本上本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

為了提高大型精密儀器設(shè)備的應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的融合，首先要進(jìn)行的是教材的改革。現(xiàn)有的儀器分析實(shí)驗(yàn)教材都是以傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容為主，不能很好地滿足各個(gè)學(xué)科的教學(xué)要求。因此在實(shí)驗(yàn)教材使用上，我們結(jié)合海洋科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及地方的發(fā)展需求，兼顧本校教學(xué)條件及學(xué)生層次，在綜合實(shí)驗(yàn)參考書的基礎(chǔ)上自主編寫海洋科學(xué)專業(yè)儀器分析實(shí)驗(yàn)教材，提高設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所占教學(xué)比例；其次，在確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，要結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)實(shí)際情況及北部灣海洋行業(yè)的需求，選擇應(yīng)用性強(qiáng)、與人們生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。比如，海洋環(huán)境中的有機(jī)污染物是海洋環(huán)境研究的熱點(diǎn)，主要采用的研究設(shè)備是大型精密的氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不會(huì)涉及該部分的內(nèi)容，但我們編寫教材的時(shí)候就可以把這部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容加進(jìn)來(lái)，豐富學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提升學(xué)生的研究能力。再者，我們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可與教師承擔(dān)的科研課題適度地結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)參與課題部分內(nèi)容的研究工作，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)和科研能力[10]。

同時(shí)，我們開設(shè)一些特色實(shí)驗(yàn)課以及大學(xué)生科研創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行大型精密儀器的操作，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力和綜合實(shí)踐能力。

3.3 配齊大型精密儀器管理人員，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的創(chuàng)造性

現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理工作中提出了以人為本的管理思想，因此實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員是直接影響到大型儀器設(shè)備的使用根本[11]。實(shí)際工作中，較多的實(shí)驗(yàn)室比較缺大型精密儀器管理人員，常常一個(gè)人管理多臺(tái)精密儀器，每天疲于應(yīng)付各種瑣事，無(wú)法認(rèn)真鉆研儀器操作技術(shù)，提高不了大型精密儀器的使用效果。如果沒(méi)有合適的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員來(lái)操作儀器， 即使實(shí)驗(yàn)條件再好、儀器設(shè)備再先進(jìn)、投入再多資金、購(gòu)買再多大型精密儀器也不能體現(xiàn)出相應(yīng)的價(jià)值。因此要配齊大型精密儀器管理人員，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍的建設(shè)，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的創(chuàng)造性，提高相應(yīng)的操作水平和能力，保障精密儀器的使用效率和質(zhì)量。

3.4 改革管理體制，全天候開放實(shí)驗(yàn)室，促進(jìn)精密儀器的開放、共享

為了提高精密儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的開展,克服大型精密儀器設(shè)備布局不合理,任務(wù)不飽滿的現(xiàn)象，應(yīng)該對(duì)大型精密儀器的管理進(jìn)行改革，我們把實(shí)驗(yàn)室相對(duì)分散的模式向相對(duì)多樣化、開放式、集中型模式轉(zhuǎn)變，建立教學(xué)服務(wù)的管理平臺(tái)。根據(jù)學(xué)院的精密儀器種類多、分散管理，應(yīng)該從管理模式進(jìn)行改革。首先應(yīng)明確儀器管理人員，保證儀器的正常使用和維護(hù)；其次，完善管理制度和信息化建設(shè)，建立大型儀器共享平臺(tái)管理系統(tǒng)，構(gòu)建開放、共享、高效的信息化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)共享大型精密儀器設(shè)備的資源。再者，優(yōu)化大型精密儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理制度，增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)，加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的投入，盡量多地讓學(xué)生親自動(dòng)手，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時(shí)，由于平時(shí)上課的時(shí)間有限，學(xué)生能夠單獨(dú)接觸大型儀器的機(jī)會(huì)比較少。為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，研究利用預(yù)約的方式開放實(shí)驗(yàn)室。只有多渠道開放大型精密儀器，提高精密儀器的開放和共享，才能使學(xué)生更好地掌握和使用。

3.5 建立大型精密儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

通過(guò)相關(guān)的改革，根據(jù)大型精密儀器設(shè)備在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中的效果與反饋情況，綜合分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，形成周期性實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)評(píng)議體系[12]。評(píng)價(jià)的主體包括教師、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員和教學(xué)督導(dǎo)者。學(xué)生是教學(xué)質(zhì)量的最直接受益者，他們的評(píng)價(jià)占主要地位。因此要設(shè)計(jì)相應(yīng)的量化指標(biāo)，由學(xué)生根據(jù)教學(xué)效果在網(wǎng)上對(duì)任課教師在精密儀器在教學(xué)中的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的內(nèi)容包括課前的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力、教書育人和實(shí)驗(yàn)課后延續(xù)工作等方面。同時(shí)，把大型精密儀器設(shè)備的使用管理也列為評(píng)價(jià)主體，以開放、使用效率、教學(xué)質(zhì)量等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建完善的大型精密儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系[12]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)改革儀器管理方式、構(gòu)建不同的儀器共享平臺(tái)、改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式等方法，我們?cè)谟邢薜膶?shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi)，提高了大型精密儀器在海洋科學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用與實(shí)踐能力。這些創(chuàng)新性實(shí)踐，將有利于改善大型精密儀器在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的使用效率，提高學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力和增強(qiáng)海洋科學(xué)專業(yè)學(xué)生技能競(jìng)爭(zhēng)力起到了很好的作用。路漫漫其修遠(yuǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的步伐永不停止，只有不斷的總結(jié)和探索，才能給實(shí)驗(yàn)教學(xué)添加活力，為學(xué)科發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。